Introduction.
La propagation rectiligne de la lumière
1) Qu'est ce que la propagation de la lumière ?
Puisque la lumière n'est pas un objet matériel (on ne peut la toucher !) au lieu de dire qu'elle se déplace on utilise le terme se " propager ".
On parle également de propagation pour un son ou une vague puisque dans ces cas il n'y a pas de déplacement de matière.
2) Quelle est la trajectoire de la lumière ?
Un première condition pour que la lumière puisse se propager est d'avoir un milieu transparent (comme l'air, le vide ou le verre)
Dans un milieu transparent comme l'air la lumière se propage alors en ligne droite.
Pour exprimer que la trajectoire de la lumière est une ligne droite on dit que sa propagation est rectiligne.
Une expérience simple qui permet de le montrer est d'essayer d'observer une source de lumière à travers plusieurs cartons percés. Pour observer cette source et donc pour recevoir la lumière qu'elle émet on doit aligner les trous des différents cartons: l'alignement des différents trous montre bien que la lumière se propage en ligne droite.
Remarque: pour que la propagation de la lumière soit rectiligne le milieu de propagation doit également être homogène. Cela signifie que le milieu doit avoir la même composition en tous points ainsi que les mêmes caractéristiques (température notamment).
En été, par exemple, l'air est plus chaud au niveau du sol ce qui courbe le trajet de la lumière et donne l'impression donne l'impression d'une surface trouble voire recouverte d'eau. Ce phénomène est également à l'origine de la formation des mirages.
3) Qu'est ce qu'un rayon de lumière ?
Pour représenter le chemin suivi par la lumière on trace un rayon de lumière. Puisque la lumière se propage de manière rectiligne celui-ci est représenté par une droite à laquelle on ajoute une flèche afin d'indiquer le sens de propagation.
II Les faisceaux de lumière
1) Qu'est ce qu'un faisceau de lumière ?
Une source de lumière émet en général de la lumière dans plusieurs directions.
L'ensemble des rayons de lumières correspondent alors à un faisceau de lumière.
Un faisceau de lumière peut être représenté par les rayons de lumière qui le délimite.
Exemple: faisceau de lumière d'une lampe de torche
2) Peut-on voir un faisceau de lumière ?
Lorsqu'on éclaire un écran avec une lampe torche on peut voir une tache lumineuse sur l'écran car ce dernier diffuse la lumière reçue mais le faisceau de lumière entre la lampe et l'écran n'est pas visible.
La lumière émise par une source permet de voir cette source mais la lumière ne peut être vue.
On peut cependant visualiser un faisceau de lumière avec des particules ( de poussière, de fumée ou même des gouttelette d'eau) qui se comportent comment des objet diffusant lorsqu'elles se situent à l'intérieur du faisceau lumineux.
Dispersion de la lumière blanche par un prisme.
Expérience de Newton (1642 – 1727).
On éclaire une fente avec une lumière blanche et on envoie le faisceau obtenu sur la face d’un prisme.
On observe que la lumière est déviée par le prisme.
De plus le faisceau qui émerge du prisme est étalé et présente les différentes couleurs de l’arc-en-ciel
(rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet).
La lumière rouge est moins déviée que la lumière violette.
Conclusion :
Le prisme dévie et décompose la lumière blanche en lumières colorées du rouge au violet.
C'est un phénomène de dispersion.
L'ensemble des couleurs obtenues constitue le spectre de la lumière blanche.
Le spectre est continu du rouge au violet.
La lumière blanche est constituée de plusieurs couleurs ou radiations : c’est une lumière polychromatique.
Arc en Ciel :
Expérience avec la lumière émise par un Laser.
On éclaire une fente avec un faisceau laser et on envoie le faisceau obtenu sur la face d’un prisme.
On observe le faisceau laser est dévié et le spectre ne comporte qu’une seule couleur, la couleur rouge initiale.
Conclusion : la lumière produite par un laser est constituée d’une seule radiation, elle est monochromatique.
Radiation et longueur d’onde.
Une lumière monochromatique ne peut être décomposée par un prisme. C’est une radiation lumineuse qui est caractérisée par sa longueur d’onde λ dans le vide ou l’air. Son unité légale est le mètre (m).
Le laser émet une lumière monochromatique.
Remarque : une lumière complexe est un mélange de plusieurs radiations.
Elle n’est pas caractérisée par une longueur d’onde. On lui associe une plage de longueurs d’onde.
Domaine du visible.
L’œil humain n’est sensible qu’aux radiations dont les longueurs d’onde sont comprises entre 400 nm et 800 nm.
La lumière blanche est un mélange de toutes les radiations visibles.
2016-10-26 12:18:47 / mazoughou@magoe.gn
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